Використання енергії природних джерел

нергія сонця Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс, і хоча це джерело також відноситься до поновлюваних, увагу, яку приділяють йому в усьому світі, змушує нас розглянути його можливості окремо. Потенційні можливості енергетики, заснованої на використанні безпосередньо сонячного випромінювання, надзвичайно великі. Зауважимо, що використання всього лише 0.0125% цієї кількості енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а використання 0.5% - повністю покрити потреби на перспективу На жаль, навряд чи коли-небудь ці величезні потенційні ресурси вдасться реалізувати у великих масштабах. Одним з найбільш серйозних перешкод такої реалізації є низька інтенсивність сонячного випромінювання. Навіть при найкращих атмосферних умовах (південні широти, чисте небо) щільність потоку сонячного випромінювання складає не більше 250 Вт / м2. Тому, щоб колектори сонячного випромінювання "збирали" за рік енергію, необхідну для задоволення всіх потреб людства потрібно розмістити їх на території 130 000 км2! Необхідність використовувати колектори величезних розмірів, крім того, тягне за собою значні матеріальні витрати. Найпростіший колектор сонячного випромінювання є темна металевий (як правило, алюмінієвий) лист, усередині якого розташовуються труби з циркулюючої в ній рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина надходить для безпосереднього використання. Згідно з розрахунками виготовлення колекторів сонячного випромінювання площею 1 км2, вимагає приблизно 10 ^ 4 тонн алюмінію. Доведені ж на сьогодні світові запаси цього металу оцінюються в 1.17 * 10 ^ 9 тонн. З написаного ясно, що існують різні фактори, що обмежують потужність сонячної енергетики. Припустимо, що в майбутньому для виготовлення колекторів стане можливим застосовувати не тільки алюміній, але і інші матеріали. Чи зміниться ситуація в цьому випадку? Будемо виходити з того, що на окремій фазі розвитку енергетики (після 2100 роки) всі світові потреби в енергії будуть задовольнятися за рахунок сонячної енергії. В рамках цієї моделі можна оцінити, що в цьому випадку буде потрібно "збирати" сонячну енергію на площі від 1 * 10 ^ 6 до 3 * 10 ^ 6 км2. У той же час загальна площа орних земель в світі складає сьогодні 13 * 10 ^ 6 км2.  Сонячна енергетика відноситься до найбільш матеріаломістких видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії спричиняє гігантське збільшення потреби в матеріалах, а отже, і в трудових ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, отримання матеріалів, виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їх перевезення. Підрахунки показують, що для виробництва 1 МВт * год електричної енергії за допомогою сонячної енергетики буде потрібно затратити від 10 000 до 40 000 людино-годин. У традиційній енергетиці на органічному паливі цей показник становить 200-500 людино-годин.  Поки що електрична енергія, породжена сонячним промінням, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Вчені сподіваються, що експерименти, які вони проведуть на досвідчених установках і станціях, допоможуть вирішити не тільки технічні, але й економічні проблеми.1.2 Вітрова енергія.Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно і всюди на землі дмуть вітри від легкого вітерцю, що несе бажану прохолоду в літню спеку, до могутніх ураганів, що приносять незліченну утрату і руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан, на дні якого ми живемо. Чому ж настільки рясний, доступний, та й екологічно чисте джерело енергії так слабо використовується? В наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії. Техніка 20 століття відкрила абсолютно нові можливості для вітроенергетики, задача якої стала іншою отримання електроенергії. На початку століття Н.Е. Жуковський розробив теорію вітродвигуна, на основі якої могли бути створені високопродуктивні установки, здатні отримувати енергію від самого слабкого вітерцю. З'явилося безліч проектів вітроагрегатів, незрівнянно більш досконалих, ніж старі вітряки. У нових проектах використовуються досягнення багатьох галузей знання. У наші дні до створення конструкцій вітроколеса серця будь вітроенергетичної установки залучаються фахівці літакобудівельники, які вміють вибрати найбільш доцільний профіль лопаті, досліджувати його в аеродинамічній трубі. Зусиллями вчених і інженерів створені найрізноманітніші конструкції сучасних вітрових установок.